Metodología y Herramientas para maximizar flujos recirculativos y así optimizar tratamiento de efluentes Beneficios: menos costo mayor confiabilidad menos necesidad de agua fresca ingresante al sistema (posibilidad de ampliar operaciones con la misma agua)

1. Ingeniería de Recursos SRLIngeniería de Recursos SRL
Manejo de Agua y Simulación de
Flujos recirculativos para optimizar
tratamiento de efluentestratamiento de efluentes
Oswaldo.Tovar@icloud.com
Agosto/2016
1

2. Objetivoj
1. Reducir el requerimiento de agua fresca del sistema
–y como consecuencia disminución de caudal de
efluente a ser tratado‐ mediante el modelamiento
de procesos y simulación de reacciones químicas
(Modelo Balance Iónico)
2. Brindar herramienta para simular cambios que p q
permitan optimizar el manejo de agua al interior de
la operación así como explorar alternativas de pre‐p p p
tratamiento (limpieza interna para garantizar
recirculación).
Ingeniería de Recursos SRL
)
2

3. Beneficios
1 R d ió t d t t i t fl t i l1. Reducción costos de tratamiento efluentes gracias a la
reducción de volumen (y carga iónica) de efluentes
sometidos a tratamiento.
2. Reducción de costos por tarifa vertimientos
(optimización de uso de agua)(optimización de uso de agua)
3. Posibilidad de ampliar producción sin requerir mayor
cantidad de agua frescacantidad de agua fresca
4. Reducción de huella hídrica
5. Confinamiento de iones contaminantes en zonas
definidas para evitar contaminación del circuito
Ingeniería de Recursos SRL 3

4. Requerimiento regulatorioq g
Boro
Bario
Sulfatos
AluminioECA 2015
Cianuro
Boro Sulfatos
pH
Sulfuros
Cianuro
libre
Níquel
Fenol
Selenio
Fósforo (P‐PO4)
Fluoruro
DQO
Nitrógeno
Antimonio
Nitrógeno
amoniacal
MolibdenoManganeso
Demanda Química
de Oxígeno
Radio 226 como nitrato
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5. Evolución del Proyectoy
Simulación de casos
(alternativas de manejo
Selección de PFD
(con cliente)
Muestreo en campo
Construcción y
calibración
modelo caso
actual
( j
de aguas y/o
tratamiento)
Información de antecedentes y
Muestreo en campo
levantamiento de terreno
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6. Plan Manejo Aguas
C t í tiCaracterísticas
• Con esta herramienta y metodología se reducen las incertidumbres al• Con esta herramienta y metodología, se reducen las incertidumbres al
mínimo de modo que se cuenta con sustento (cálculos y simulaciones) así
como evidencia física (análisis de laboratorio de muestras tomadas en
campo) que los planteamientos propuestos son realizables.p ) q p p p
• Estos modelos se pueden complementar con pruebas de laboratorio (con
tecnologías eficientes de tratamiento) para primeras estimaciones realistasg ) p p
de OPEX y CAPEX (equipos principales)
• A partir del sustento (simulaciones y pruebas) se definirán alternativas dep ( y p )
PFD (Diagramas de Flujos de Procesos) señalando Pros/Cons.
• En una siguiente etapa se deberán ejecutar Pruebas de Laboratorio con elg p j
objetivo de reducir incertidumbre e iniciar la maduración de diseño de
ingeniería (con rendimientos probados).
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7. Plan Manejo Aguas
M t d l í d l ióMetodología de solución
El b Di d Bl A t l S id tifi lí d• Elaborar Diagrama de Bloques Actual. Se identifican procesos, líneas de
flujo, destinos (con apoyo de operaciones mina y proyecciones del cliente)
• Se elabora Balances de masa (hídrico, metalúrgico, iónico). Incorporando
características del mineral, calidad de agua que ingresa, contenido iónico de
reactivosreactivos.
• Se proponen y simulan alternativas de separación y agrupamiento de flujos
provenientes de operaciones unitarias, así como se incorpora en el modelo
tratamientos tentativos (parciales o totales)
• Se presentan nuevos PFD (Diag. Bloques Procesos) con respectiva
estimación de CAPEX y OPEX al cliente para toma de decisiones
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8. Plan Manejo Aguas
E t blEntregables
1 Di d Bl B l d M t l l1. Diagrama de Bloques y Balance de Masas actual real y
validado
2 Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación2. Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación
de cada caso
3 Alternativas de mejora estudiadas simuladas con sustento3. Alternativas de mejora estudiadas, simuladas con sustento
de cálculos
4. PFDs analizados4. PFDs analizados
5. (DM) Tabla comparativa de casos, OPEX, CAPEX
6 (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons6. (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons
7. Plan de ejecución y cronograma para las siguientes etapas
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9. El Simulador de Procesos
• Simulador de procesos basado en Matlab Simulink que• Simulador de procesos basado en Matlab‐Simulink que
modela escenarios en estado estacionario
• Reúne balances metalúrgico, de masa, iónico y
estequiometrías (principales reacciones químicas)
• Flujos de proceso representados por vectores
• Grupo de operaciones unitarias (módulos) conectadas entre sí
y representadas en Simulink®y representadas en Simulink®
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10. ¿Qué cosas permite realizar?¿Qué cosas permite realizar?
P di ió d t i t d l• Predicción de concentraciones en todas las
corrientes
F ilit áli i d i t d• Facilita análisis de sistemas de aguas para:
– Adición reactivos químicos
Aporte fuentes contaminantes– Aporte fuentes contaminantes
– Recirculación de agua y pulpa
• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos
• Resultados exportables a Microsoft Excel®
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11. Conexión UnidadesConexión Unidades
Mina Chancado Molienda Planta Concentradora
Planta Molibdeno
Infiltraciones Drenes Riego Caminos
Evaporación
Depósito Relaves
Embalse
Intermedio
Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos
Remoción
Agua Fresca
Lamas, Infiltraciones
Excedentes
Incrustaciones
Estación Bombeo
Repulpeo
Relavera
I L S
REFINO
Riego RF
Lixiviación
Neutralización
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12. Resultados Modelación (LB)Resultados Modelación (LB)
Mina Chancado Molienda Planta Concentradora
Planta Molibdeno
2774
0,1437
4003
9,227
Infiltraciones Drenes Riego Caminos
Evaporación
0,0004926
2410
1287
0 04569
3236
1660
0,0001533
2774
0,0003266
4003
25,11
3063
2237
Ca+2
SO4‐2
CaSO4.2H20
Depósito Relaves
Embalse
Intermedio
Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos 0,04569
240
Remoción
Agua Fresca
Lamas, Infiltraciones
Excedentes
0,0
100
240
0,7535
2665
439
0,04569
3236
1660
0,0
1500
500
0,0
100
240
Incrustaciones
Estación Bombeo
Repulpeo
Relavera
0,0
946
30,97
0,000523
1818
183
I L S
REFINO
Riego RF
Lixiviación
Neutralización
0,000291
2355
145,1
0,000523
1818
183
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13. Experiencias de aplicaciónExperiencias de aplicación
Unidad Minera Año Descripción
Al b Gl 2005 Id ifi ió d i d i i l d lf fl fi l i í lAlumbrera ‐ Glencore 2005 Identificación de estrategias para reducir nivel de sulfatos en efluente final y evitar así la
construcción de planta de tratamiento
Los Bronces ‐AngloAmerican 2007 Se construyó el modelo inicial de toda la operación, con el objetivo de contener/reducir
el SO4 y otras fuentes principales de contaminantes
Los Bronces ‐AngloAmerican 2009 Actualizar por expansión y resolver problema de incrustaciones en tuberías
Mahr Tunel – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluyen
ósmosis, separación de flujos y remediación de fuentes generadora de agua ácida.
Andaychagua – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluye
pre‐tratamiento de agua de mina.
Carahuacra – Volcán 2012 Modelo base y alternativas de tratamiento con cal
C d P V l á 2012 M d l b id tifi ió d f t d t i ió t l bi l t (Cerro de Pasco ‐ Volcán 2012 Modelo base, identificación de fuentes de contaminación metales bivalentes (agua
ácida), pruebas de abatimiento con flujos separados y mezclas. Se identificó que el
sistema futuro era más sensible al caudal que a la carga química con lo que se diseño
estrategia para separación de aguas y reducir CAPEX de ósmosis
Los Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua frescaLos Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua fresca
San Rafael – Minsur 2016 Integración de planta futura (retratamiento de relaves), identificación de principal fuete
de liberación iónica (contaminantes). Abatimiento químico de F‐ muy por debajo de
1ppm (límite ECA‐3)
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14. Uso de herramienta para simular lavado en contracorriente de pulpa de concentrado y
determinar efectos en la calidad del agua de filtración (contenido de Sulfatos) que es
descargada como efluentedescargada como efluente.
Cliente: Minera Alumbrera – Argentina
Implementación Medidas
Sulfato antes: 1,5 g/L
Sulfato después: 0,4 g/L
Resultado: la simulación indicó que al realizar el lavado, podría bajar la concentración de
sulfatos desde 1.500 mg/L a menos de 500 mg/L (concentración límite normativa de descarga
argentina). La minera implementó los cambios propuestos, resultando en que el efluente
comenzó a cumplir la normativa, sin necesidad de implementar sistema de tratamiento.
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15. Simulación del sistema hídrico completo de Unidad Minera, con el objetivo de determinar
principales fuentes de contaminantes y consecuencias de recirculación de efluentes, en lugar
de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas)de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas).
Cliente: Minera Los Pelambres ‐ Chile
Resultado: simulación
indicó que
recirculaciones de
Escenario 175 KTpd Q agua L/s
SO4 [mg/L] dis 8
SO4 [Kg/h] tot 28
% alim/salida 1 Alim SO4 12164
0% Salida SO4 12187
30 -23
244
26 400
Aguas minas
Infiltraciones CV-005
a STR
Estero
Piuquenes
Consumo en
Pta Cocent
efluentes no afectaba
la calidad de las aguas
de proceso. Respecto
26 400
0% 123
3184 112 177
1352 1307 1%
15656 526 89
220
70
73 1%
24939
6572
54%
718
192 6%
Piscinas NN N S
Río
Pelambres
Mineral
TK100
TK106
Rio Choapa
TK744
TK104
Molienda +
Flotación
Cal
H2SO4
de las fuentes de
contaminantes, se
determinó que en
192 6%
1304 41
907 3316
0 488
1352
0
3235 36
1300 219 1492
21475 1492 200 0 8
1175 1254 28
237 0 1
1631 0%
1390
Tapón
Agua
Conc.
Colectivo
Colas
Flotación
selectiva TK711TK10/12
TK13
TK20/21
Infilts CV-006/7
TK52
Flotación
NaSH
H2SO4
general no eran las
esperadas, siendo
estas la disolución
28
2698
276
35 2%
17007
2126 368
77 17% 1 1287 404
0 1724 1701
17 0 14% 2474 20%
725
Concent.
cobre
Lluvia
Evaporada
Concentrado
molibdenoRelave
Agua Recuperada TK50/51/712
PLF
T ili
Agua lavado
filtros
ajuste
Cp
De Choapa STR
Pta Filtros
PUERTO
HCl
FeCl3
Cl2
Repulpeo Control Polvos
Dren/Infiltraciones
desde el mineral,
recirculación de
infiltraciones de
l l
725
1357
3542
141
1378
1891
16%
432
1382
8295
Acumulado
Retorno
Alimentación
PTE
Tailings
Tailings + Piscinas
A muro
Ingeniería de Recursos SRL
relaveras, y no la
adición de reactivos.
15
8295
68%

16. Variables analizadas por el simuladorVariables analizadas por el simulador
•Información general (flujo, Cp, humedad, pH, leyes)
•6 variables
Información General
•Iones disueltos (especiación)
•Sólidos Disueltos Totales
•45 componentes
Concentración Iones Disueltos [ppm]
•Compuestos sólidos suspendidos
•Sólidos Suspendidos Totales
Concentración Sólidos Suspendidos
•Sólidos Suspendidos Totales
•32 componentes
[ppm]
•Iones disueltos (especiación)
•Sólidos Disueltos Totales
•45 componentes
Flujo Másico Iones Disueltos [kg/h]
•Compuestos sólidos suspendidos
•Sólidos Suspendidos Totales
•32 componentes
Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]
•Finos de cada elemento químico
•Incluye finos disueltos totalesConcentración Finos Disueltos [ppm] •Incluye finos disueltos totales
•33 componentes
Concentración Finos Disueltos [ppm]
•Finos de cada elemento químico
•Incluye Finos Suspendidos Totales
•19 componentes
Concentración Finos Suspendidos [ppm]
•Finos de cada elemento químico
•Incluye finos disueltos totales
•33 componentes
Flujo Másico
Finos Disueltos [kg/h]
•Finos de cada elemento químico
I l Fi S did T lFl j Má i Sólid S did [k /h]
Ingeniería de Recursos SRL 16
•Incluye Finos Suspendidos Totales
•19 componentes
Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]

17. Detalles: Biblioteca modelosDetalles: Biblioteca modelos
Categoría Modelo
Divisor de Flujos
Mezcla/División Aguas Mezclador
Separador de Flujos Prioritario
Separadores Iónicos y
Sólido Líquido
Osmosis Inversa (iónico)
Celda Flotación (selectivo)
Sólido – Líquido
Separador S/L
Coagulación FeCl3
Neutralización con Ca(OH)2 y NaOH
Precipitación Sulfato < Kps CaSO4
Reacciones Químicas
Precipitación Sulfato < Kps CaSO4
Ajuste de pH
Equilibrio Químico CaSO4
Ablandamiento
Dimensionadores
Estanques
Agitadores
Separadores S/L
Bombas
Estimadores de Costo
OPEX
Beneficio Económico
Principales Índices de Producción
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18. ImplementaciónImplementación
Gestión de Agua y Manejo de Contaminantes Recirculativos
Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 Reuniones, presentaciones KOM
SEMANAS
2 Revisión Antecedentes
3 Visita Terreno
4 Procesamiento de Datos
5 Construcción y Calibración Modelo
6 Estudio de Casos (10)
7 Estimaciones CAPEX/OPEX
8 Informe Final
Contacto: Especialistas asociados:Contacto:
Oswaldo Tovar
Oswaldo.Tovar@icloud.com
+51 999657317
Especialistas asociados:
Carlos Morillo
Omar Gaete
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+51 999657317